DE2234154A1 - MANIPULATOR - Google Patents

MANIPULATOR

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DE2234154A1 DE2234154A DE2234154A DE2234154A1 DE 2234154 A1 DE2234154 A1 DE 2234154A1 DE 2234154 A DE2234154 A DE 2234154A DE 2234154 A DE2234154 A DE 2234154A DE 2234154 A1 DE2234154 A1 DE 2234154A1
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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Description

13.087/8 40/ei13.087 / 8 40 / egg

ii *· - S "I ii * · - S "I

Firma ASAHI KOGAKU ,KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokio / JapanCompany ASAHI KOGAKU, KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokyo / Japan

Manipulatormanipulator

Die Erfindung betrifft einen Manipulator.The invention relates to a manipulator.

Manipulatoren werden zur sehr genauen Einstellung der Masken-Trockenplatten oder der maskierten Unterlagen in Druckvorrichtungen für die Herstellung integrierter Halbleiterschaltkreise benützt. -,Manipulators are used for very precise adjustment of the mask drying plates or the masked documents in printing devices for the manufacture of integrated semiconductor circuits used. -,

Bei herkömmlichen Manipulatoren erfolgt die Einstellung der Maskenplatten oder der maskierten Unterlagen mechanisch. Ein typisches Beispiel für einen solchen Manipulator ist der sogenannte Pantograph oder Storchschnabel, der mit parallelen Schenkeln ausgerüstet ist. Der Nachteil eines sol- With conventional manipulators, the Mask plates or the masked documents mechanically. A typical example of such a manipulator is the so-called pantograph or cranesbill, which is equipped with parallel legs. The disadvantage of such a

209885/08 9 5209885/08 9 5

SlrSi -.*> -■r 'ι -'ψ" JA Up Λ;' -V 'S SlrSi -. *> - ■ r 'ι -'ψ "JA Up Λ;'-V'S

chen mechanischen Systems wird im Folgenden anhand eines Storchschnabels und mit Bezug auf Figur 1 näher erläutert.The mechanical system is explained in more detail below with the aid of a cranesbill and with reference to FIG.

In Figur 1 ist angenommen, dass ein Punkt P fest fixiert ist. Betrachtet wird die Bewegung der Punkte Q und 0, die sich auf einer Geraden befinden, die durch den Punkt P verläuft. Bewegt sich der Punkt 0 nach O1, so bewegt sich der Punkt Q nach Q1 und die Punkte O1 und O2 bewegen sich nach O'.j bzw. O'g. Da in dem System durch vier Gerade ein Parallelogramm gebildet wird, sind die Strecken 00p und O1O, und auch O'O'g und O'^OU jeweils zueinander parallel.It is assumed in FIG. 1 that a point P is firmly fixed. The movement of points Q and 0, which are located on a straight line that runs through point P, is considered. If point 0 moves to O 1 , point Q moves to Q 1 and points O 1 and O 2 move to O'.j and O'g, respectively. Since a parallelogram is formed in the system by four straight lines, the segments 00p and O 1 O, and also O'O'g and O '^ OU, are parallel to one another.

·2Ρ = 4- ο·3< 2 Ρ = 4- ο 3 <

0·0·2 0O2 QO1 0 · 0 · 2 0O 2 QO 1

0'2P O2P O1P0 ' 2 PO 2 PO 1 P

gilt, istAP0'0f 2 ähnlich ÄPQ'O^. Demzufolge befinden sich die Punkte P, Q und 0 immer auf ein und derselben Geraden. Es ist bekannt, dass deswegen die Punkte Q und 0 bei ihrer Bewegung um den Drehpunkt P ähnliche Kurven beschreiben, deren Ähnlichkeitsverhältnis gleichholds, AP0'0 f 2 is similar to ÄPQ'O ^. As a result, the points P, Q and 0 are always on the same straight line. It is known that for this reason the points Q and 0 describe similar curves when they move about the pivot point P, the similarity ratio of which is the same

2 0 9 H Ii 5/08952 0 9 H Ii 5/0895

PO2 PO 2

ist. In mechanischen Manipulatoren ist der Wert der Strecke POp "begrenzt, so dass der Wert des Ähnlichkeitsverhältnisses Y* meist zwischen 100 und 150 liegt. Trockenmasken und maskierte Unterlagen sind mit einer Genauigkeit, die geringer als 1 /um sein muss einzustellen. Demzufolge ist die Bewegung OQ1 in Figur 1 äusserst klein, was zu einem unbefriedigenden Re- sultat führt. Wird das Ähnlichkeitsverhältnis zwischen 1000 und 1500 festgesetzt und soll eine Einstellung kleiner als 1 /um vorgenommen werden, dann ist die oben erwähnte Bewegung Ό01 aus s er ordentlich gross, wenn nicht eine behelfsmässige Einstellung der Trockenplatten bzw. maskierten Unterlagen in einem Bereich von einigen /um vorgenommen wird,und man erhält wieder ein unbefriedigendes Resultat. Ausserdem ist es praktisch unmöglich eine behelfsmässige Einstellung der Masken-Trockenplatten bzw. maskierten Unterlagen auf · einige /um vorzunehmen.is. In mechanical manipulators, the value of the distance POp "is limited, so that the value of the similarity ratio Y * is usually between 100 and 150. Dry masks and masked documents must be set with an accuracy that must be less than 1 / µm OQ 1 in FIG. 1 is extremely small, which leads to an unsatisfactory result.If the similarity ratio is set between 1000 and 1500 and a setting smaller than 1 μm is to be made, then the above-mentioned movement Ό0 1 aus s er is quite large , unless a makeshift adjustment of the drying plates or masked documents in a range of a few / .mu.m is made, and an unsatisfactory result is obtained again. to make.

Der Betriebsführer eines mechanischen Manipulators steht in unmittelbarer Nähe der Trockenplatten und maskierten Unterlagen, so dass es unmöglich ist, den Einfluss von Staub und anderen unerwünschten Fremdpartikeln, die von den Kleidern, der Haut, dem Haar usw. des Betriebsführers stammen, auf dieThe operator of a mechanical manipulator is in close proximity of the drying plates and masked substrates, so that it is impossible to the influence of dust and other unwanted foreign particles that come from clothes, the skin, hair, etc. of the operator on which

2098 8 5/0-82098 8 5 / 0-8

Genauigkeit, die Ausbeute, die Kosten und die Leistungsfähigkeit des Endprodukts zu vermeiden. Um die Genauigkeit einer visuellen Einstellung zu stützen ist es im allgemeinen erforderlich eine konstante Temperatur von ungefähr 200C einzuhalten, um Ausdehnungen bzw. Kontraktionen zu verhüten. Avoid accuracy, yield, cost, and performance of the end product. In order to support the accuracy of a visual setting, it is generally necessary to maintain a constant temperature of approximately 20 ° C. in order to prevent expansions or contractions.

Vom Betriebsführer wird die visuelle Einstellung der Trockenmasken und der maskierten Unterlagen bei Sicherheitslicht durchgeführt, das für Trockenplatten, und Unterlagsplättchen zugelassen ist, die mit einer Abdeckschicht versehen sind. Als Sicherheitslicht wird rotes Licht beim photographischen Arbeiten und gelbes Licht beim Arbeiten mit abgedeckten Unterlagsplättchen verwendet. Die Augen des Betriebsführers werden durch diese Betriebsbedingungen stark in Anspruch genommen. The operator is responsible for the visual adjustment of the dry masks and the masked documents carried out in safety light, the one for drying plates, and underlay wafers is permitted, which are provided with a cover layer. Red light is used as a safety light in photographic Working and yellow light used when working with covered pads. The operator's eyes are heavily used by these operating conditions.

Mit"einem Storchschnabel kann eine Einstellung in der X-Y-Richtung einer Ebene durchgeführt werden. Für eine Drehung um einen Winkel θ ist es notwendig, beispielsweise eine Schraube und eine Mutter oder ein Schneckengewinde und ein Schneckenrad vorzusehen, wobei ;jede dieser Einrichtungen sowohl mit einer Grob- als auch mit einer Feineinstellung ausgerüstet sein muss. Da das Einstellungssystem in der X-Y-Richtung vollkommen unterschiedlich von dem Einstellsystem in der θ -Richtung ist und auch die Art der Grobeinstel- sWith "a cranesbill, adjustment can be made in the XY direction of a plane. For rotation through an angle θ, it is necessary to provide, for example, a screw and a nut or a worm thread and a worm wheel, each of these devices having both a Coarse as well as fine adjustment must be equipped, since the adjustment system in the XY direction is completely different from the adjustment system in the θ direction and so is the type of coarse adjustment

209885/0 895209885/0 895

lung völlig verschieden von der der Feineinstellung ist, ist es unmöglich, gleichzeitig eine Einstellung in der X-Y- und der 0 -Richtung durchzuführen. Ausserdem ist die Einstellung eines mechanischen Manipulators schwierig in der Handhabung und erfordert viel Zeit.is completely different from that of fine tuning it is impossible to make adjustment in the X-Y and 0 directions at the same time. Also is the setting of a mechanical manipulator is difficult to use and takes a lot of time.

Es besteht die Aufgabe, einen Manipulator so aufzubauen, dass er mit hoher Genauigkeit und bei einfacher Handhabung sowohl in der X-Y-Richtung einer Ebene, als auch in der 0 -Drehrichtung betätigt werden kann und bei dem die oben genannten Nachteile eines mechanischen Manipulators nichtThe task is to build a manipulator in such a way that that it can be operated with high accuracy and ease of use both in the X-Y direction of a plane and in the 0 direction of rotation can be actuated and in which the above-mentioned disadvantages of a mechanical manipulator are not

auftreten.appear.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein Lichtempfänger vorgesehen sind, dass im Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger ein optisches Filter angeordnet ist, das seinen Absorptionsgrad oder seinen Reflexionsgrad kontinuierlich oder stufenweise ändert und mit dem die auf den Lichtempfänger auftreffende Lichtmenge kontinuierlich oder stufenweise änderbar ist, dass das Ausgangssignal des Lichtempfängers in Impulse umwandelbar ist, deren Frequenz proportional zur Grosse des'Ausgangssignals ist und mit denen eine Geschwindigkeitssteuerung eines Stellmotors kontinuierlich durchführbar ist, und dass eine Unterscheidung der Bewegungsrichtung vorzunehmen ist, wo-According to the invention, this object is achieved in that at least one light source and at least one light receiver it is provided that an optical filter is arranged in the light path between a light source and a light receiver that changes its degree of absorption or its degree of reflection continuously or gradually and with the the amount of light hitting the light receiver continuously or can be changed in stages so that the output signal of the light receiver can be converted into pulses, whose Frequency proportional to the size of the output signal is and with which a speed control of a servomotor can be carried out continuously, and that a Differentiation of the direction of movement is to be made, where-

20988B/Ü89520988B / Ü895

zu ein Permanentmagnet und ein Schalter oder eine Lichtquelle, ein Lichtempfänger und ein optisches Filter, das seinen Absorptions- oder Reflexionsgrad sprunghaft ändert, vorgesehen sind.to a permanent magnet and a switch or a light source, a light receiver and an optical filter that changes its degree of absorption or reflection by leaps and bounds, are provided.

Der erfindungsgemässe Manipulator benutzt ein elektro-optisches System und ein kontaktloses Antriebssystem mit Geschwindigkeitssteuerung und mit ihm können in einfacher Weise Einstellungen sowohl in X-Y-Richtung, als auch in der θ -Drehrichtung mit einer Genauigkeit durchgeführt werden, die kleiner als 0,5 /*a ist. Wegen der Geschwindigkeitssteuerung können mit dem Manipulator Einstellungen in kürzester Zeit mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, auch wenn die relative Stellung einer Masken-Trockenplatte oder einer maskierten Unterlage weit entfernt von der Sollstellung ist. Benützt der Betriebsführer ausserdem zur Überwachung eine Fernseheinrichtung, so kann mit Fernsteuerung gearbeitet werden, womit der Einfluss von Staub und Fremdpartikeln ausgeschaltet ist, die vom Betriebsführer herrühren und womit die Anstrengung des Betriebsführers verkleinert wird.The manipulator according to the invention uses an electro-optical one System and a contactless drive system with speed control and with it can be in simpler Adjustments in the X-Y direction as well as in the θ direction of rotation can be carried out with an accuracy, which is less than 0.5 / * a. Because of the speed control, settings can be made very quickly with the manipulator Time can be carried out with high accuracy, even if the relative position of a mask drying plate or a masked pad is far from the target position. The operator also uses it for monitoring a television set, so you can work with remote control, which eliminates the influence of dust and foreign particles originating from the manager and which reduces the effort of the manager.

Der erfindungsgemässe Manipulator wird im folgenden durch einige Ausführungsbeispiele und anhand der Figuren 2 bis 14 beispielhaft näher erläutert.The manipulator according to the invention is illustrated in the following by a few exemplary embodiments and with reference to FIGS. 2 to 14 explained in more detail by way of example.

Es zeigen:Show it:

2Q9üUb/Ö8952Q9üUb / Ö895

Figur 2 das Prinzip eines erfindungsgemässen Manipulators; .FIG. 2 shows the principle of a manipulator according to the invention; .

Figur 3 einen X-Y-Manipulator entsprechend der Erfindung; FIG. 3 shows an X-Y manipulator according to the invention;

Figuren 4, 5 und 6 eine perspektivische Ansicht und Ansichten von oben eines Ausführungsbeispiels einen X-Y-Manipulators;Figures 4, 5 and 6 a perspective view and Top views of an embodiment of an X-Y manipulator;

Figuren 7, 8 und 9 einen Schnitt und Ansichten vonFigures 7, 8 and 9 are a section and views of

oben eines Ausführungsbeispiels eines P -Manipulators; above an embodiment of a P manipulator;

Figuren 10, 11, 12 und 13 Schnitte, Ansichten vonFigures 10, 11, 12 and 13 sections, views of

oben und perspektivische Ansichten wesentlicher Teile von anderen Ausführungsbeispielen undabove and perspective views of the essentials Parts of other exemplary embodiments and

Figur 14 in einer Ansicht von oben den Betriebsführer und den Betätigungsmechanismus eines X-Y- und eines θ-Manipulators und die Richtungen, in denen derjManipulator durch den Betriebsführer betätigt werden kann.FIG. 14 shows the operator in a view from above and the operating mechanism of an X-Y and a θ manipulator and the directions in which the manipulator can be operated by the operator.

Zur besseren Übersicht sei eine Zusammenfassung der in den Figuren verwendeten Bezugsziffern vorangestellt. Es bedeutet:.For a better overview, a summary of the reference numbers used in the figures is given in front. It means:.

1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 ... Lichtquellen;1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 ... light sources;

2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ... Filter;2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ... filters;

2T' 2T"1' 2T"2' 2T**^' 2T~ "· Stellen,wo der Photostrom 2 T ' 2 T " 1 ' 2 T" 2 ' 2 T ** ^' 2 T ~ "· Places where the photocurrent

Hull ist;Hull is;

209b8h/08 9S209b8h / 08 9S

2·, 2·-1, 2»-2, 2'-3, 2«-4 ... Stellen, wo der Photostrom einen bestimmten Wert A einnimmt;2 ·, 2 · -1, 2 »-2, 2'-3, 2« -4 ... places where the photocurrent has a certain Takes value A;

2'», 2»«-1, 2»'-2, 2»'-3, 2''-4 ... Stellen, wo der2 '», 2» «- 1, 2»' - 2, 2 »'- 3, 2' '- 4 ... places where the

Photostrom das 10-fache des Wertes A beträgt;Photocurrent is 10 times the value A;

2-1 ... Stellen» wo der Photostrom einen bestimmten Wert R einnimmt;2-1 ... places where the photocurrent assumes a certain value R;

2-2 ... Stellen, wo der Photostrom einen bestimmten Wert U annimmt;2-2 ... places where the photocurrent assumes a certain value U;

3, 31, 3-1, 3-2, 3-3» 3-4 ... Lichtempfänger;3, 3 1 , 3-1, 3-2, 3-3 »3-4 ... light receiver;

4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 ... Permanentmagneten; 5 ·.. magnetische Abschirmungen; 6, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 ... Schalter;4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 ... permanent magnets; 5 · .. magnetic shields; 6, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 ... switch;

7 ... Strom-Frequenz-Wandler;7 ... current-frequency converter;

7-1 ... Strom-Frequenz-Wandler in der X-Richtung; 7-2 ... Strom-Frequenz-Wandler in der Y-Richtung;7-1 ... current-frequency converter in the X direction; 7-2 ... current-frequency converter in the Y direction;

8 ... Richtungsdiskriminatoren;8 ... directional discriminators;

.8-1 ... Richtungs-Diskriminatoren in der X-Richtung; 8-2 ... Richtungs-Diskriminatoren in der Y-Richtung;.8-1 ... directional discriminators in the X direction; 8-2 ... direction discriminators in the Y direction;

9 . ·. AntriebsSchaltkreis für den Stellmotor;9. ·. Drive circuit for the servomotor;

9-1 *.. Antriebsschaltkreis für den Stellmotor der9-1 * .. Drive circuit for the servomotor of the

X-Richtung;
9-2 ... Antriebsschaltkreis für den Stellmotor der Y-Richtung;
X direction;
9-2 ... drive circuit for the servomotor of the Y direction;

10 ... Stellmotor;10 ... servomotor;

2 ü S 8 8 b / Ü 8 9 b 2 ü S 8 8 b / Ü 8 9 b

10-1 ... Stellmotor für die X-Richtung; 10-2 ... Stellmotor für die Y-Richtung;10-1 ... servomotor for the X direction; 10-2 ... servomotor for the Y direction;

11 ... Spannungsquelle mit konstanter Spannung;11 ... voltage source with constant voltage;

12 ... Welle;12 ... wave;

13 ... Feder;13 ... spring;

14, 141 ... Bedienungsknöpfe; 15 ... Lager;14, 14 1 ... control buttons; 15 ... warehouse;

16, 16' ... Mikroschalter;16, 16 '... microswitch;

17, 17' ... Mikrotaster;17, 17 '... micro switch;

18 ... Träger für die Feineinstellung 19, 19' ... Schaltpulte; 20 ... Betriebsführer a ... Stellung mit den Koordinaten (r, u) a1 ... Stellung mit den Koordinaten (v,. w) 0, O1 ... Arbeitsstellungen18 ... support for fine adjustment 19, 19 '... control panels; 20 ... operator a ... position with the coordinates (r, u) a 1 ... position with the coordinates (v ,. w) 0, O 1 ... working positions

Verbindungspunkte;Connection points;

O1.O 1 . °2° 2 , O3, O4, ο, O 3 , O 4 , ο 1V 1 V 0°'y 0 2 ° 'y 0*4 ...0 * 4 ... P .P. . ·. · Drehpunkt;Pivot point; Q .Q. Punkt aufPoint on demto the Schenkelleg O1O ;O 1 O;

Q1 ... Punkt auf dem Schenkel O1^O1,; X ... Bewegungsrichtung; Y ... Bewegungsrichtung.Q 1 ... point on the leg O 1 ^ O 1 ,; X ... direction of movement; Y ... direction of movement.

Figur 2 zeigt das Prinzip des erfindungsgemässen Manipulators . Angeordnet sind eine Lichtquelle 1, beispielsweise eine Lumineszensd^ode, ein optisches Filter, das senkrecht zur optischen Achse liegt und in waagrechter Richtung bewegtFIG. 2 shows the principle of the manipulator according to the invention . A light source 1, for example one, is arranged Luminescent diode, an optical filter that is perpendicular to the optical axis and moves in a horizontal direction

2 09888/089S2 09888 / 089S

werden kann, und ein Lichtempfänger 3, der gegenüber der Lichtquelle 1 befestigt ist. Das Filter 2 ist zwischen Lichtquelle 1 und Lichtempfänger 3 angeordnet und die Anordnung ist so ausgebildet, dass ausser dem von der Lichtquelle 1 ausgesandten Licht kein weiteres Licht auf den Lichtempfänger 3 fällt. Weiterhin enthält die Vorrichtung einen fest angeordneten Permanentmagneten 4. Neben dem Permanentmagneten 4 liegt als Führungsschalter ein Magnetschalter 6 und zwischen dem Permanentmagneten 4 und dem Schalter 6 ist eine magnetische Abschirmplatte 5 eingefügt, die ebenfalls in horizontaler Richtung zu bewegen ist. Das.Filter 2 und die magnetische Abschirmplatte 5 sind so miteinander verbunden, dass sie bei einer Bewegung die gleiche Richtung in der gleichen Entfernung zurücklegen. Vorgesehen ist weiterhin ein Strom-Frequenz- Wandler 7, mit dem der Photostrom des Lichtempfängers 3 in Impulse überführt wird, deren Frequenz der Stromstärke des Photostromes proportional ist. Mit einem Schaltkreis 8 zur Richtungsunterscheidung wird mit Hilfe der Ein- und Ausstellung des Schalters 6 der Richtungssinn festgestellt. Über einen Antriebsschaltkreis 9 wird ein Stellmotor 10 in Ai Bangigkeit von Signalen des Strom-Frequenz-Wandlers 7 und des Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung betrieben.can be, and a light receiver 3, which is attached opposite the light source 1. The filter 2 is arranged between the light source 1 and the light receiver 3 and the arrangement is designed in such a way that apart from the light emitted by the light source 1, no further light falls on the light receiver 3. The device also contains a fixed permanent magnet 4. In addition to the permanent magnet 4, there is a magnetic switch 6 as a guide switch and a magnetic shielding plate 5 is inserted between the permanent magnet 4 and the switch 6, which can also be moved in the horizontal direction. Das.Filter 2 and the magnetic shielding plate 5 are connected to one another in such a way that they cover the same direction at the same distance when they move. A current-frequency converter 7 is also provided, with which the photocurrent of the light receiver 3 is converted into pulses, the frequency of which is proportional to the current intensity of the photocurrent. With a circuit 8 for differentiating directions, the directional sense is determined with the help of the switching on and off of the switch 6. A servomotor 10 in Ai anxiety of signals of the current-frequency converter 7 and the circuit 8 is operated for the direction discrimination by a drive circuit. 9

Das von der Lichtquelle 1 ausgesandte Licht durchstrahlt das Filter 2 und fällt auf den Lichtempfänger 3. Das FilterThe light emitted by the light source 1 shines through the filter 2 and falls on the light receiver 3. The filter

209 88 5/0895209 88 5/0895

2 ist so ausgebildet, dass bei einer horizontalen Verschiebung .in Richtung des Pfeiles X aus der in der Figur gezeigten Stellung 2» in die Stellung 2*' sich der Photostrom des Lichtempfängers 3 gerade um den Faktor 10 ändert.-In dem Teil des Filters 2, der zwischen den Abschnitten 2· und 2«· liegt, ändert sich der Absorptionsgrad des Filters linear und kontinuierlich oder gleichförmig stufenweise. Arbeitet der Strom-Frequenz-Wandler 7 innerhalb des benötigten Arbeitsbereiches linear, so entspricht dem.Abschnitt 211 des Filters 2 eine Pulszahl, die 10 mal grosser ist als die des Abschnitts 2'. Ändert sich au&serdem die Absorptipnsrate des Filters kontinuierlich oder sind bei stufenförmiger Änderung der Absorptionsrate genügend viele Stufen in der Fläche vorhanden, die von dem Licht durchstrahlt wird, das auf den Lichtempfänger auftritt, so ändert sich die Pulszahl bei einer Verschiebung des Filters kontinuierlich. Es wurde bereits erwähnt, dass das Filter 2 und die magnetische Abschirmplatte 5 nach beiden Seiten zu bewegen bzw. zu verschieben sind. Befindet sich das Filter in einer Stellung, in der entweder der Abschnitt 21 oder der Abschnitt 2·' sich zwischen der Lichtquelle 1 und dem Lichtempfänger 3 befindet, so wird der Permanentmagnet 4 durch die magnetische Abschirmplatte 5 abgeschirmt und der Schalter 6 bleibt in seiner Stellung "aus". Wird das Signal "aus" von dem Schalter 6 zu dem Schaltkreis 8 für die Richtungsunterscheidung geführt, so wird mit einem, logischen2 is designed so that with a horizontal shift .in the direction of the arrow X from the position 2 'shown in the figure to the position 2 *', the photocurrent of the light receiver 3 changes by a factor of 10.-In the part of the filter 2, which lies between the sections 2 · and 2 «·, the degree of absorption of the filter changes linearly and continuously or uniformly in steps. If the current-frequency converter 7 operates linearly within the required operating range, then the section 2 11 of the filter 2 corresponds to a pulse number that is 10 times greater than that of section 2 '. If the absorption rate of the filter changes continuously or if there are enough steps in the area that is penetrated by the light that hits the light receiver with a step change in the absorption rate, the number of pulses changes continuously when the filter is shifted. It has already been mentioned that the filter 2 and the magnetic shielding plate 5 are to be moved or displaced to both sides. If the filter is in a position in which either the section 2 1 or the section 2 'is between the light source 1 and the light receiver 3, the permanent magnet 4 is shielded by the magnetic shielding plate 5 and the switch 6 remains in its position Position "off". If the "off" signal is fed from the switch 6 to the circuit 8 for the directional differentiation, a logical

2 0-9 8 Hb/.0 8 9-62 0-9 8 Hb / .0 8 9-6

Schaltkreis dafür gesorgt, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3 in Impulse umgewandelt wird und ein Signal zur Umdrehung in die eine oder andere Richtung am Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor liegt. Erhält man ein Signal "ein" vom Schalter 6, so wird mit dem logischen Schaltkreis verhindert, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3 in Impulse umgewandelt wird und am Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor liegt kein Signal für den Drehsinn. Damit kann eine Richtungsunterscheidung automatisch ausgeführt werden. Der Antriebsschaltkreis 9 betreibt den Stellmotor 10 wenn er Impulse von dem Strom-Frequenz - Wandler 7 und ein Signal des Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung erhält. In einem betriebsfähigen Manipulator müssen mehrere der eben beschriebenen Vorrichtungen vereint sein. Ein solcher Manipulator soll im folgenden beschrieben werden.Circuit ensures that the photocurrent of the light receiver 3 is converted into pulses and a signal to rotate in one direction or the other is on the drive circuit 9 for the servomotor. You get a signal "On" from the switch 6, the logic circuit prevents the photocurrent of the light receiver 3 is converted into pulses and there is no signal for the direction of rotation at the drive circuit 9 for the servomotor. So that can a directional distinction can be carried out automatically. The drive circuit 9 operates the servomotor 10 when he Pulses from the current-frequency converter 7 and a signal from the circuit 8 for the directional differentiation receives. In An operational manipulator must combine several of the devices just described. Such a manipulator shall be described below.

Die Figur 3 zeigt einen Manipulator, mit dem eine Einstellung in der X-Y-Richtung einer Ebene möglich ist. Dabei wird die Beschreibung von Bauteilen unterlassen, die die gleichen Bezugszahlen wie in Figur 2 besitzen und die bereits im Zusammenhang mit Figur 2 besprochen' wurden. Mit einer Spannungsquelle 11 konstanter Spannung wird die Leuchtstärke der Lichtquelle 1 konstant gehalten. Ein Filter 2 und eine magnetische Abschirmplatte 5 sind an einer Welle 12 befestigt und damit so'angeordnet, dass sie um die gleiche Entfernung in die gleiche Richtung verschoben werden können. DerFIG. 3 shows a manipulator with which an adjustment in the X-Y direction of a plane is possible. It will omit the description of components which have the same reference numerals as in Figure 2 and which are already in context with Figure 2 'were discussed. With a voltage source 11 of constant voltage, the luminosity is the Light source 1 kept constant. A filter 2 and a magnetic shield plate 5 are attached to a shaft 12 and so 'arranged that they are at the same distance can be moved in the same direction. Of the

209«85/0895209 «85/0895

Abschnitt 2^ des Filters 2 ist für Licht undurchlässig. Der Abschnitt 2· kann von einer kleinen Lichtmenge des Lichtes der Lichtquelle 1 durchdrungen werden und die Lichtmenge des von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtes, die den Abschnitt 2·' durchdringen kann beträgt gerade das 1O-fache der Lichtmenge, die den Abschnitt 21 durchstrahlen kann. Der Teil des Filters 2, der zwischen den Abschnitten 2· und 211 liegt ist so ausgebildet, dass sein Absorptionsgrad sich kontinuierlich oder stufenförmig ändert· Eine Feder 13 ist so angeordnet, dass die Stellung der Mittellinie der Welle 12 sich immer in gleichem Abstand von den Mittelpunkten der Lichtempfänger 3-1 und 3-2 befindet, falls keine äussere Kraft an der Welle 12 angreift. Bei dem in der Figur 3 gezeigten Zustand sind die Photoströme der Lichtempfänger 3-1 und 3-2 gleich O1. Da das Magnetfeld des Permanentmagneten 4 durch die magnetische Abschirmplatte 5 abgeschirmt wird, befinden sich die Magnetschalter 6-1 und 6-2 in der Stellung "aus". Demzufolge erhalten die Strom-Frequenz-Wandler 7 und der Schaltkreis 8 für die Richtungsunterscheidung keine Eingangssignale und der Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor arbeitet nicht.Section 2 ^ of the filter 2 is opaque to light. Section 2 can be penetrated by a small amount of light from the light from light source 1 and the amount of light emitted by light source 1 that can penetrate section 2 is just 10 times the amount of light that penetrates section 2 1 can. The part of the filter 2 that lies between the sections 2 · and 2 11 is designed so that its degree of absorption changes continuously or in steps. A spring 13 is arranged so that the position of the center line of the shaft 12 is always at the same distance from The centers of the light receivers 3-1 and 3-2 are located if no external force is acting on the shaft 12. In the state shown in FIG. 3, the photocurrents of the light receivers 3-1 and 3-2 are equal to O 1 . Since the magnetic field of the permanent magnet 4 is shielded by the magnetic shielding plate 5, the magnetic switches 6-1 and 6-2 are in the "off" position. As a result, the current-frequency converters 7 and the circuit 8 for the directional differentiation do not receive any input signals and the drive circuit 9 for the servomotor does not work.

Wird die Welle 12 in der Richtung des Pfeiles X so weit bewegt, dass der Abschnitt 2» des Filters 2 sich über dem Lichtempfänger 3-1 befindet, dann durchstrahlt Licht von der Lichtquelle 1 den Abschnitt 2«, erreicht den Lichtem-If the shaft 12 is moved in the direction of the arrow X so far that the section 2 »of the filter 2 is above the Light receiver 3-1 is located, then light from the light source 1 shines through section 2 «, reaches the light em-

20 9885/089520 9885/0895

pfanger 3-1 und ein Photostrom einer bestimmten Grosse, beispielsweise der Grosse A, wird erzeugt. Auf der anderen Seite der Anordnung bewegt sich dabei der Abschnitt 2φ des Filters aus dem Strahlenkegel der Lichtquelle 1 heraus, so dass der Lichtempfänger 3-2 vom Licht der Lichtquelle ungehindert bestrahlt wird.und einen Photostrom erzeugt, der mehr als 10 mal so gross wie der Photostrom A ist, den man mit dem Lichtempfänger 3-1 erhält. Gleichzeitig befindet sich der Schalter 6-1 in der Stellung "aus" und der Schalter 6-2 befindet sich in der Stellung "ein", da das Magnetfeld des ihm zugeordneten Permanentmagneten 4 nicht mehr mit der magnetischen Abschirmplatte 5 abgeschirmt wird. Der Photostrom der Grosse A des Lichtempfängers 3-1 und der Photostrom des Lichtempfängers 3-2, der grosser als 1OA ist, liegen als Eingangssignale am Strom-Frequenz-Wandler 7. Ein "aus"-Signal des Schalters 6-1 und ein "ein"-Signal des Schalters 6-2 sind als Eingangssignale dem Schaltkreis 8 für die Richtungsunterscheidung zugeführt. Wird vom Schalter 6-2 ein "ein"-Signal dem Schaltkreis 8 für die Richtungsunterscheidung zugeführt, so wird mit einem logischen Schaltkreis bewirkt, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3-1, der auf der anderen Seite der Welle 12 angeordnet ist, in Impulse umgewandelt wird,und dass ein Signal für eine Drehung, "beispielsweise im Uhrzeigersinn, am Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor liegt. Wird ein "ein"-Signal von dem Schalter 6-1 dem Schaltkreis 8 für die Richtungs-pfanger 3-1 and a photocurrent of a certain size, for example the size A is generated. The section moves on the other side of the arrangement 2φ of the filter from the beam cone of light source 1 so that the light receiver 3-2 is irradiated unhindered by the light from the light source. and generates a photocurrent, which is more than 10 times as large as the photocurrent A obtained with the light receiver 3-1. Simultaneously switch 6-1 is in the "off" position and switch 6-2 is in the "on" position, since the magnetic field of the permanent magnet 4 assigned to it is no longer shielded by the magnetic shielding plate 5 will. The photocurrent of the size A of the light receiver 3-1 and the photocurrent of the light receiver 3-2, which is greater than 1OA are, as input signals at the current-frequency converter 7. An "off" signal of the switch 6-1 and an "on" signal of the switch 6-2 are fed as input signals to the circuit 8 for the directional discrimination. Will be dated Switch 6-2 a "on" signal is fed to the circuit 8 for the directional differentiation, so a logic Circuit causes the photocurrent of the light receiver 3-1, which is arranged on the other side of the shaft 12, is converted into pulses, and that a signal for a rotation, "for example clockwise, is applied to the drive circuit 9 for the servomotor. If an" on "signal from switch 6-1 to circuit 8 for the direction

2098857089620988570896

Unterscheidung zugeführt, so wird mit dem logischen Schaltkreis bewirkt, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3-2 in Impulse umgewandelt wird und ein Drehsignal für die zum Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung am Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor liegt. Im oben besprochenen Fall, in dem der Schalter 6-2 in der Stellung "ein" ist, wird daher vom Schaltkreis 8 für die Richtungsunterscheidung ein Signal für eine Drehung im Uhrzeigersinn dem Schaltkreis 9 für den Antrieb des Stellmotors zugeführt und der Photostrom der Grosse A des Lichtempfängers 3-1 wird mit dem Strom Frequenz-Wandler 7 in Impulse transformiert, die eine Frequenz besitzen, die proportional zur Grosse A des Photostromes ist. Diese Impulse liegen ebenfalls am Schaltkreis 9 für den Antrieb des Stellmotors. Falls die Pulsfrequenz gleich P ist, so wird der Stellmotor 10 vom Antriebsschaltkreis 9 im Uhrzeigersinn mit einer Frequenz P ange-trieben.Discrimination supplied, it is effected with the logic circuit that the photocurrent of the light receiver 3-2 is converted into pulses and a rotation signal for the counterclockwise direction on the drive circuit 9 for the servomotor. In the case discussed above, in which the switch 6-2 is in the "on" position, therefore a clockwise rotation signal from the directional discriminating circuit 8 to the circuit 9 for the drive of the servomotor and the photo current of the size A of the light receiver 3-1 is with the current frequency converter 7 transformed into pulses that have a frequency proportional to the size A of the photocurrent is. These pulses are also applied to the circuit 9 for driving the servomotor. If the pulse rate is the same P, the servomotor 10 is controlled by the drive circuit 9 driven clockwise at a frequency P.

Wird die Welle 12 in der Richtung des Pfeiles X so weit weiterbewegt, dass der Abschnitt 211 des Filters 2 gerade über dem Lichtempfänger 3-1 liegt, dann wird von diesem Lichtempfänger 3-1 ein Photostrom erzeugt, dessen Stärke das 10-fache der Photostromstärke A beträgt, die man erhält, wenn sich der Abschnitt 2· über dem Lichtempfänger 3-1 befindet. Die Stärke des Photostroms beträgt dann also 1OA* Gleichzeitig verändert sich der Photostrom, der von dem Lichtempfänger 3-2 abgegeben ist nicht und seine StärkeIf the shaft 12 is moved further in the direction of the arrow X so far that the section 2 11 of the filter 2 is just above the light receiver 3-1, then this light receiver 3-1 generates a photocurrent, the strength of which is 10 times that Photocurrent strength A is obtained when the section 2 · is above the light receiver 3-1. The strength of the photocurrent is then 10A *. At the same time, the photocurrent that is emitted by the light receiver 3-2 does not change and its strength does not change

2 0 9 8 8 B / U 8 9 £2 0 9 8 8 B / U 8 9 £

ist immer noch grosser als 1OA. Auch der Schalter 6-1 bleibt in der Stellung "aus" und der Schalter 6-2 in der Stellung "ein". Die Frequenz der von dem Strom-Frequenz-Wandler 7 abgegebenen Impulse beträgt 1OP und das Ausgangssignal des Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung repräsentiert immer noch eine Drehung im Uhrzeigersinn. Daher bewirkt der Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor 10 eine Umdrehung im Uhrzeigersinn mit der Pulsfrequenz 1OP.is still bigger than 1OA. The switch 6-1 also remains in the "off" position and the switch 6-2 in the Position "on". The frequency of the pulses emitted by the current-frequency converter 7 is 1OP and the output signal of the direction discrimination circuit 8 still represents clockwise rotation. Therefore, the drive circuit 9 causes the servomotor 10 to rotate clockwise at the pulse frequency 1OP.

Es wurde bereits erwähnt, dass der Absorptionsgrad des Teils des Filters 2, der zwischen den Abschnitten 2' und 211 liegt, so eingestellt ist, dass bei einer entsprechenden Filterstellung1 die Pulsfrequenz jeden Wert zwischen P und 1OP einnehmen kann. Die Rotationsgeschwindigkeit des Stellmotors 10 kann daher kontinuierlich verändert werden.It has already been mentioned that the degree of absorption of the part of the filter 2, which lies between the sections 2 'and 2 11 , is set so that with a corresponding filter setting 1, the pulse frequency can assume any value between P and 1OP. The speed of rotation of the servomotor 10 can therefore be changed continuously.

Um eine Einstellung in der X-Y-Richtung durchführen zu können, ist es nötig eine Unterscheidung der Vorzeichen +X, -X, +Y und -Y vorzunehmen."Zu diesem Zweck sind zwei der in Figur gezeigten Vorrichtungen senkrecht zueinander angeordnet und durch jeweils unabhängige Steuersysteme parallel betrieben·. Betrachtet man ein zweidimensionales X-Y-Koordinatensystem, das senkrecht zur Mittelachse der Welle 12 steht, die sich in gleicher Entfernung von jedem der Lichtempfänger befindet, so ermöglicht eine Verschiebung der Welle 12 eine Unter-To be able to make an adjustment in the X-Y direction, it is necessary to make a distinction between the signs + X, -X, + Y and -Y. "For this purpose, two of the in Figure devices shown arranged perpendicular to each other and operated in parallel by each independent control system ·. Looking at a two-dimensional X-Y coordinate system, which is perpendicular to the central axis of shaft 12, which is equidistant from each of the light receivers, a displacement of the shaft 12 enables a

2 0 CJ b υ b / 0 8 9 52 0 C J b υ b / 0 8 9 5

scheidung der Vorzeichen +X, -X, +Y und -Y. Ausserdem erhält man mit der veränderten Stellung der Welle 12 Impulsfrequenzen für die X- und die Y-Richtung. Die Richtung der Bewegung der Welle 12 ermöglicht die Richtungsunterscheidung und bestimmt das Vorzeichen der Drehbewegung der Stellmotoren für die X-Richtung und die Y-Richtung. Die Bewegung, der Welle 12 erzeugt Impulsfrequenzen für die X-Richtung und die Y-Richtung, die proportional sind zur Länge der Ver-Schiebung und damit ist die Rotationsgeschwindigkeit der Impulsmotoren für die X-Richtung und die Y-Richtung bestimmt. Die Impulsmotoren für die X-Richtung und die Y-Richtung sind beispielsweise mit Einstellvorrichtungen ausgerüstet, die sich exakt in der gleichen Richtung wie die Welle 12 mit einer Geschwindigkeit bewegen, -die proportional zur Ver-Schiebungsstrecke der Welle 12 ist.separation of the signs + X, -X, + Y and -Y. In addition, with the changed position of the shaft 12 pulse frequencies are obtained for the X and Y directions. The direction of movement of the shaft 12 enables the differentiation of direction and determines the sign of the rotary movement of the servomotors for the X-direction and the Y-direction. The movement, of the shaft 12 generates pulse frequencies for the X-direction and the Y-direction which are proportional to the length of the displacement and thus the rotational speed of the pulse motors for the X-direction and the Y-direction is determined. The pulse motors for the X direction and the Y direction are, for example, equipped with adjusting devices that move exactly in the same direction as the shaft 12 at a speed proportional to the displacement distance of shaft 12 is.

Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen ein Ausführungsbeispiel eines X-Y- Manipulators. Ein drehbarer Knopf 14 ist über ein Lager 15 mit einer Welle 12 in Eingriff. Rückstellfedern '13 sind so angeordnet, dass ohne eine angreifende aussere Kraft die Mittelachse der Welle 12 durch eine Linie verläuft, die in gleicher Entfernung von den Lichtempfängern 3-1,. 3-2, 3-3 und 3-4 ist. Diese Linie wird im folgenden als die Ruhestellung bezeichnet. Die Welle 12 dreht sich bei einer Drehung des Knopfes 14 nicht mit. Ein rechtwinkeliges Koordinatensystem ist in einer Ebene aufgespannt, dieFigures 4a, 4b and 4c show an embodiment of an X-Y manipulator. A rotatable knob 14 is in engagement with a shaft 12 via a bearing 15. Return springs '13 are arranged so that without an attacking external force the central axis of the shaft 12 by a line runs at the same distance from the light receivers 3-1 ,. 3-2, 3-3 and 3-4 is. This line is shown below referred to as the rest position. The shaft 12 does not rotate when the knob 14 is rotated. A right angle The coordinate system is spanned in a plane that

2 0 9,8 8 5 /08 9 52 0 9.8 8 5/08 9 5

senkrecht zur Mittelachse der Welle 12 liegt. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt in der Mittelachse und die Koordinatenachsen seien, wie Figur 4b zeigt, mit +X, -X, +Y und -Y bezeichnet. Mit einem Mikroschalter 16, der im Knopf 14 angeordnet ist, kann ein Antriebsschaltkreis 9-1 für einen Stellmotor für die X-Richtung und ein Antriebsschaltkreis 9-2 für einen Stellmotor für die Y-Richtung betätigt werden. Hierauf wird im folgenden noch eingegangen werden. Mit einem Mikroschalter 17 kann ein einziger Stromstoss oder Impuls, an einen Stellmotor 10-1 für die X-Richtung oder an einen Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung gelegt werden. Das Aufschalten dieses Impulses erfolgt für jeden Motor unabhängig vom anderen Motor und ermöglicht einen Antrieb mit einem einzigen Stromstoss bzw. Impuls. Die Vorrichtung nach der Figur weist ausserdem folgende Bauteile auf, wobei gleiche Bauteile jeweils die gleiche Charakteristik aufweisen: Lumineszensdioden 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4; Filter 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4; Siliziumphotodioden 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 als Lichtempfänger; Permanentmagnete 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4; Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4; eine magnetische Abschirmplatte 5; einen Strom-Frequenz-Wandler 7-1 für die X-Richtung; einen Strom-Frequenz-Wandler 7-2.für die Y-Richtung; einen Schaltkreis 8-1 für die Richtungsunterscheidung in der X-Richtung und einen Schaltkreis 8-2 für die Richtungsunterscheidung in der Y-Richtung. Ein Antriebsschaltkreis 9-1 für den Stellmotor für die X-Richtung wird in Abhängig-is perpendicular to the central axis of the shaft 12. The origin of the coordinate system lies in the central axis and the coordinate axes as FIG. 4b shows, denoted by + X, -X, + Y and -Y. With a microswitch 16, which is in Button 14 is arranged, a drive circuit 9-1 for a servomotor for the X-direction and a drive circuit 9-2 for a servomotor for the Y-direction can be operated will. This will be discussed in the following. With a microswitch 17, a single current surge or pulse, to a servomotor 10-1 for the X direction or to a servomotor 10-2 for the Y-direction. This pulse is applied for each motor independent of the other motor and enables a drive with a single current surge or pulse. The device according to The figure also has the following components, the same components each having the same characteristics: Luminescent diodes 1-1, 1-2, 1-3 and 1-4; Filters 2-1, 2-2, 2-3 and 2-4; Silicon photodiodes 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4 as Light receiver; Permanent magnets 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4; Switches 6-1, 6-2, 6-3 and 6-4; a magnetic shield plate 5; a current-to-frequency converter 7-1 for the X direction; a current-to-frequency converter 7-2 for the Y direction; a circuit 8-1 for direction discrimination in the X direction and a circuit 8-2 for direction discrimination in the Y direction. A drive circuit 9-1 for the servomotor for the X direction is dependent on

209885/0895209885/0895

keit von Eingangs Signalen "betrieben, die er von dem Strom-Frequenz-Wandler 7-1 und dem Schaltkreis 8-1 für die Richtungsunterscheidung in der X-Richtung erhält. Ein Antriebsschaltkreis 9-2 für einen Stellmotor in der Y-Richtung wird in Abhängigkeit von Eingangssignalen betrieben, die er von dem Strom-Frequenz-Wandler 7-2 und dem Schaltkreis 8-2 für die Richtungsunterscheidung in der Y-Richtung erhält. Ausserdem ist in Figur 4c eine Feinstellvorrichtung 18 für Halbleiterplättchen bzw. Unterlagen, Trockenplatten und Masken vorgesehen, die von dem Stellmotor 10-1 für die X-Richtung und dem Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung angetrieben wird.speed of input signals "operated by the current-frequency converter 7-1 and the circuit 8-1 for direction discrimination in the X direction. A drive circuit 9-2 for a servomotor in the Y direction becomes operated as a function of input signals, which it from the current-frequency converter 7-2 and the circuit 8-2 for the directional distinction in the Y-direction receives. In addition, a fine adjustment device 18 for Semiconductor wafers or documents, drying plates and masks provided by the servomotor 10-1 for the X direction and the servomotor 10-2 is driven for the Y direction.

Die in den Figuren 4a bis 4c dargestellte Vorrichtung kann nach dem Prinzip, das im Zusammenhang mit Figur 2 und 3 geschildert wurde, in folgender Weise betrieben werden: Wird der Knopf 14 in eine beliebige Stellung des rechteckigen Koordinatensystems der oben erwähnten Ebene gebracht, so wird entsprechend den Koordinatenwerten der Mittelachse des Knopfes 14 ein Signal für die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegung an den Stellmotor 10-1 für die X-Richtung und den Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung vermittelt.The device shown in Figures 4a to 4c can be operated in the following way according to the principle that was described in connection with Figures 2 and 3: If the button 14 is brought into any position of the rectangular coordinate system of the above-mentioned plane, so will correspond to the coordinate values of the central axis of the button 14 a signal for the direction and the speed conveyed the movement to the servomotor 10-1 for the X direction and the servomotor 10-2 for the Y direction.

Eine detailierte Beschreibung der Wirkungsweise des abgehandelten Ausführungsbeispieles wird im folgenden im Zusammenhang mit Figur 5 und Figur 6 gegeben. Die Figur 5 zeigt dieA detailed description of the mode of operation of the exemplary embodiment discussed is given below in connection with Figure 5 and Figure 6 given. Figure 5 shows the

089b089b

Filter 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 und die' Lichtempfänger 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4. In Figur 6 sind die magnetische Abschirmplatte 5 und die Magnetschalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 dargestellt. Filters 2-1, 2-2, 2-3 and 2-4 and the 'light receivers 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4. In Figure 6 are the magnetic shield plate 5 and the magnetic switches 6-1, 6-2, 6-3 and 6-4 are shown.

Die Figuren 5a und 6a zeigen einen Zustand, in dem der Knopf 14 der Figur 4 nicht bewegt worden ist. Das bedeutet, dass sich die Welle 12 in der Ruhestellung befindet. In der Figur 5b und der Figur 6b ist ein Zustand gezeigt, in dem der Knopf 14 in eine Stellung mit den Koordinaten r, u im ersten Quadranten des rechtwinkeligen Koordinatensystems verschoben worden ist. Die Filter 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 sind rechtwinkelig zueinander angeordnet, um die Bewegung sowohl in X- als auch in Y-Richtung erfassen zu können. Der Absorptionsgrad der Filter ändert sich, wie Figuren 2 und 3 zeigten, kontinuierlich oder stufenweise. Die Abschnitte 2-1, 2-2, 2T-3 und 2T-4 sind für das Licht der Lichtquellen 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4 völlig undurchlässig. Die Abschnitte 2'-1, 2·-2, 2'-3 und 2'-4 der Filter können nur von einer so kleinen Lichtmenge durchstrahlt werden, dass der Photostrom der entsprechenden Lichtempfänger nur die Stärke A besitzt. Die Abschnitte 2"-1, 2»'-2, 2«'-3 und 2»'-4 der Filter sind für eine Lichtmenge durchlässig, mit der ein Photostrom erhalten wird, der das 10-fache des Photostroms beträgt, den man bei Durchstrahlung der Abschnitte 2»-1, 2'-2, 2'-3, und 2'-4 erhält. Die Stärke dieses Photostroms beträgt also 1OA.Figures 5a and 6a show a state in which the button 14 of Figure 4 has not been moved. This means that the shaft 12 is in the rest position. A state is shown in FIG. 5b and FIG. 6b in which the button 14 has been moved into a position with the coordinates r, u in the first quadrant of the right-angled coordinate system. The filters 2-1, 2-2, 2-3 and 2-4 are arranged at right angles to one another in order to be able to detect the movement in both the X and Y directions. The degree of absorption of the filter changes, as shown in FIGS. 2 and 3, continuously or in steps. The sections 2-1, 2-2, 2 T -3 and 2 T -4 are completely opaque to the light from the light sources 1-1, 1-2, 1-3 and 1-4. The sections 2'-1, 2 · -2, 2'-3 and 2'-4 of the filters can only be penetrated by such a small amount of light that the photocurrent of the corresponding light receiver only has the strength A. The sections 2 "-1, 2"'- 2, 2 "' - 3 and 2"'- 4 of the filters are permeable to an amount of light with which a photocurrent is obtained which is 10 times the photocurrent that is obtained when irradiating the sections 2 »-1, 2'-2, 2'-3, and 2'-4. The strength of this photocurrent is therefore 10A.

2 ü 9 8 8 b / 0 8 9 B2 ü 9 8 8 b / 0 8 9 B

In der Figur 5a sind die Lichtempfänger 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 gerade von den Abschnitten der Filter 2-1, 2^,-2, 2rp-3 und 2„-4 abgedeckt, die nicht lichtdurchlässig sind. Der Photostrom jedes Lichtempfängers ist daher gleich Null. In der Figur 6a sind alle Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 wegen der Abschirmung durch die magnetische Abschirmplatte 5 in der Stellung "aus". Wird daher der Mikroschalter 16 eingeschaltet, so wird weder der Stellmotor 10-1 für die X-Richtung noch der Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung betätigt.In FIG. 5a, the light receivers are 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4 straight from the sections of filters 2-1, 2 ^, - 2, 2rp-3 and 2 "-4 covered, which are not translucent. The photocurrent of each light receiver is therefore zero. In Figure 6a, all switches are 6-1, 6-2, 6-3 and 6-4 because of the shielding by the magnetic shielding plate 5 in the "off" position. Therefore becomes the microswitch 16 is switched on, neither the servomotor 10-1 for the X direction nor the servomotor 10-2 for the Y direction actuated.

Wird der Mittelpunkt des Knopfes 14 in eine Stellung mit den Koordinaten (r, u) bewegt, wie in der Figur 5b dargestellt ist, so hat der Photostrom des Lichtempfängers 3-1 die Stärke R, der Photostrom des Lichtempfängers 3-2 die Stärke U und die Photoströme der Lichtempfänger 3-3 und 3-4 besitzen eine' Stärke, die grosser als 1OA ist. Die Photostromstärken R und U sind durch die folgenden Beziehunggen begrenzt:If the center of the button 14 is in a position with moves the coordinates (r, u), as shown in FIG. 5b, the photocurrent of the light receiver 3-1 the strength R, the photocurrent of the light receiver 3-2, the strength U and the photocurrents of the light receiver 3-3 and 3-4 have a strength greater than 10A. The photo currents R and U are given by the following relationships limited:

A έ R^ 1OA, A^U ^. 1OA.A έ R ^ 1OA, A ^ U ^. 1OA.

Die Schalter 6-1 und 6-2 in Figur 6b sind magnetisch abgeschirmt und dementsprechend in der Stellung "aus". Da die magnetische Abschirmung 5 die Permanentmagneten 4-3 und 4-4 nicht mehr überdeckt, sind die Schalter 6-3 und 6-4The switches 6-1 and 6-2 in Figure 6b are magnetically shielded and accordingly in the "off" position. Since the Magnetic shielding 5 no longer covers the permanent magnets 4-3 and 4-4, the switches 6-3 and 6-4 are

209885/0895209885/0895

nicht mehr vom Magnetfeld abgeschirmt und befinden sich daher in der Stellung "ein". Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass bei der Stellung "ein" des Schalters 6-3 der Photostrom des Lichtempfängers 3-1 in Impulse überführt wird, die die Richtung +X (Drehung im Uhrzeigerseinn) repräsentieren,und dass bei der Stellung "ein" des Schalters 6-1 der Photostrom des Lichtempfängers 3-3 in Impulse umgewandelt wird, die die Richtung -X (Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) repräsentieren. Weitere logische Schaltkreise sind angeordnet, die in der gleichen Weise bezüglich der Lichtempfänger 3-2 und 3-4 wirken. In der Stellung mit den Koordinaten (r, u) sind die Schalter-6-3 und 6-4 in der Stellung "ein". Der Schaltkreis 8-1 für die Richtungsunterscheidung in der X-Richtung wird daher das Vorzeichen +X feststellen und der Schaltkreis 8-2 für die Richtungsunterscheidung in der Y-Richtung wird das Vorzeichen +Y vorgeben. Vom Strom-Frequenz-Wandler 7-1 für die X-Richtung wird ein Photostrom R in Impulse umgewandelt, den man erhält, wenn Licht durch den Abschnitt 2r-1 des Filters 2-1 auf den Lichtempfänger 3-1 fällt. Der Strom-Frequenz-Wandler 1-2. für die Y-Richtung wandelt einen Photostrom U in Impulse um, den man erhält, wenn Licht den Abschnitt 2 -2 des Filters 2-2 durchstrahlt undare no longer shielded from the magnetic field and are therefore in the "on" position. The device is designed so that when the switch 6-3 is in the "on" position, the photocurrent of the light receiver 3-1 is converted into pulses that represent the direction + X (clockwise rotation), and in the "on" position of the switch 6-1 the photocurrent of the light receiver 3-3 is converted into pulses which represent the direction -X (counterclockwise rotation). Further logic circuits are arranged which act in the same way with respect to the light receivers 3-2 and 3-4. In the position with the coordinates (r, u) the switches 6-3 and 6-4 are in the "on" position. The circuit 8-1 for the directional discrimination in the X direction will therefore determine the sign + X and the circuit 8-2 for the directional discrimination in the Y direction will specify the sign + Y. A photocurrent R is converted into pulses by the current-frequency converter 7-1 for the X direction, which is obtained when light falls through the section 2 r -1 of the filter 2-1 onto the light receiver 3-1. The current-frequency converter 1-2. for the Y-direction converts a photocurrent U in pulses by which is obtained when light is the portion of the filter 2-2 and irradiated 2 -2

den Lichtempfänger 3-2 erreicht. Falls die Anzahl der entsprechenden Impulse R1 und U1 beträgt, so besteht in diesem Zustand zwischen den Photoströmen und Impulsfrequenzenreaches the light receiver 3-2. If the number of corresponding pulses is R 1 and U 1 , then in this state there is between the photocurrents and pulse frequencies

209 8.8 5/0895209 8.8 5/0895

folgende Beziehung:following relationship:

U U» .
R ~ tR«.
UU ».
R ~ t R «.

Es ist erforderlich, dass der Stellmotor 10-1 für die X-Richtung und der Stellmotor 10-2 für die Y-Richtung jeweils nur dann betätigt wird, wenn eine Einstellung der maskierten Trockenplatten oder der maskierten Halbleiterplättchen vorzunehmen ist. Aus diesem Grund ist ein Schalter 16, der in Figur 4c gezeigt ist, dem Antriebsschaltkreis 9-1 für den Stellmotor für die X-Richtung und dem Antriebsschaltkreis 9-2 für den Stellmotor für die Y-Richtung vorgeschaltet. Nur falls sich der Schalter 16 in der Stellung "ein" befindet, werden die Stellmotoren 10-1 und 10-2 vom zugehörigen Antriebsschaltkreis 9-1 und 9-2 betätigt. Wird der Mikroschalter 16 in die Stellung "ein" gebracht, so bewegt sich die Feinstellvorrichtung 18 wegen der Betätigung der Stellmotoren 10-1 und 10-2 für die X-Richtung und die Y-Richtung in Abhängigkeit von den Koordinaten (r, u) des Punktes a in die RichtungIt is necessary that the servomotor 10-1 for the X direction and the servomotor 10-2 for the Y direction is only actuated when a setting of the masked Make dry plates or the masked semiconductor wafers is. For this reason, a switch 16 shown in Figure 4c is the drive circuit 9-1 for the Servomotor for the X direction and the drive circuit 9-2 upstream for the servomotor for the Y direction. Only if the switch 16 is in the "on" position, the servomotors 10-1 and 10-2 are operated by the associated drive circuit 9-1 and 9-2. Will the microswitch 16 brought into the "on" position, the fine adjustment device 18 moves because of the actuation of the servomotors 10-1 and 10-2 for the X-direction and the Y-direction depending on the coordinates (r, u) of the point a in the direction

9 = tan"1 -aiii* "9 = tan " 1 -aiii *"

mit der Geschwindigkeitwith speed

209b üb/0895209b over / 0895

(U1)2 + (R')2 (K: Konstante).(U 1 ) 2 + (R ') 2 (K: constant).

Wird der Knopf 14 zu einem Punkt a1 mit den Koordinaten (v, w) weiterbewegt, der sich auf einer Geraden durch den Punkt a und den Ursprung des Koordinatensystems befindet, so ist die PhotoStromstärke des Lichtempfängers 3-1 gleich V, wobei V- grosser als R ist und die Photostromstärke des Lichtempfängers 3-2 ist gleich W, wobei ¥ grosser als U ist. Die Pulsfrequenzen V1 und Wf, die man in der bereits besprochenen Weise durch die Strom-Frequenz-Wandlung erhält, genügen daher den folgenden Beziehungen:If the button 14 is moved to a point a 1 with the coordinates (v, w), which is on a straight line through the point a and the origin of the coordinate system, the photocurrent intensity of the light receiver 3-1 is equal to V, where V- is greater than R and the photocurrent strength of the light receiver 3-2 is equal to W, where ¥ is greater than U. The pulse frequencies V 1 and W f , which are obtained in the manner already discussed by the current-frequency conversion, therefore satisfy the following relationships:

U U1 V
R " R1 W1 ,
UU 1 V
R "R 1 W 1 ,

+ (R1)2 < kV (ν)2 ++ (R 1 ) 2 < kV (ν) 2 +

Der Feinstellträger 18 bewegt sich daher mit einer grösseren Geschwindigkeit. Ein Schalter bzw. Taster 17 ist-so angeordnet, dass mit diesem Schalter den Stellmotoren 10-1 und 10-2 für die X-Richtung und die Y-Richtung ein Stromstoss bzw. Impuls nur dann zugeführt werden kann, wenn wenigstens einer der Schalter 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 in der Stellung "ein" ist* . Steht der Knopf 14 im Punkt a (r, u) oder im Punkt a1 (v, w) so befinden sich die Schalter 6-3 und 6-4The fine adjustment carrier 18 therefore moves at a greater speed. A switch or button 17 is arranged so that with this switch the servomotors 10-1 and 10-2 for the X-direction and the Y-direction can only be supplied with a current surge or pulse if at least one of the switches 6-1, 6-2, 6-3 and 6-4 is in the "on" position *. If the button 14 is at point a (r, u) or at point a 1 (v, w), switches 6-3 and 6-4 are located

2Üüb8b/08952Üüb8b / 0895

in der Stellung "ein". Damit können die Schaltkreise 8-1 und 8-2 zur Richtungsunterscheidung für die X-Richtung und die Y-Richtung die Vorzeichen +X und +Y feststellen. Wegen der Betätigung der Antriebsschaltkreise 9-1 und 9-2 für die Stellmotoren der X-Richtung und der Y-Richtung werden dann die Stellmotoren 10-1 und 10-2 für die X-Richtung und die Y-Richtung jeweils eine durch den Stromstoss begrenzte Drehung mit dem Vorzeichen +X oder +Y vollführen. Daraus folgt, dass sich der Feinstellträger 18 in der Richtung tanG= 1/1, d.h. in der Richtung θ =45° im ersten Quadranten bewegt.in the "on" position. This allows the circuits 8-1 and 8-2 to differentiate the direction for the X direction and determine the signs + X and + Y in the Y direction. Because of the operation of the drive circuits 9-1 and 9-2 for the Servomotors of the X-direction and the Y-direction are then the servomotors 10-1 and 10-2 for the X-direction and the In the Y direction, perform a rotation limited by the current surge with the sign + X or + Y. It follows, that the fine adjustment support 18 is in the direction tanG = 1/1, i.e. moved in the direction θ = 45 ° in the first quadrant.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines θ -Manipulators. Dargestellt ist der Bedienungsknopf 14 des Θ-Mani- " pulators, Mikroschalter 16 und 17 und eine Welle 12, die am Mittelpunkt des Knopfes 14 befestigt ist. Greift keine Drehkraft am Knopf 14 an, so wird die Welle 12 durch die Feder 13 in einer festen Stellung, der sogenannten Ruhestellung, gehalten. Ein Filter ändert das ihn durchscheinende Licht kontinuierlich oder stufenweise, falls er gedreht wird. Eine Lichtquelle 1 und ein Lichtempfänger 3 liegen sich gegenüber und zwischen ihnen ist der Filter in konstantem Abstand von der Mittelachse der Welle 12 angeordnet. Ausserdem zeigt die Figur 7 einen Permanentmagneten 4,■eine magnetische Abschirmplatte 5, mit der das Magnetfeld des Permanentmagneten 4 abgeschirmt wird, und einen Magnetschalter 6. Mit einer Spannungsquelle 11, die eine konstante SpannungFIG. 7 shows an exemplary embodiment of a θ manipulator. The operating button 14 of the Θ-Mani- " pulators, microswitches 16 and 17 and a shaft 12, which is on Center of the button 14 is attached. If there is no rotational force acting on the button 14, the shaft 12 is activated by the spring 13 in a fixed position, the so-called rest position, held. A filter changes the light shining through it continuously or gradually if it is rotated. A light source 1 and a light receiver 3 are opposite one another and the filter is at a constant distance between them arranged from the central axis of the shaft 12. In addition, FIG. 7 shows a permanent magnet 4, a magnetic one Shielding plate 5, with which the magnetic field of the permanent magnet 4 is shielded, and a magnetic switch 6. With a voltage source 11 that has a constant voltage

209885/0895209885/0895

liefert wird die Lichtquelle 1 gespeist, die beispielsweise eine lichtemittierende Diode sein kann. Das Licht der Lichtquelle 1 durchstrahlt das Filter 2 und fällt auf den Lichternpfanger 3. Der Photostrom des Lichtempfängers 3 wird mit einem Strom-Frequenz-Wandler 7 in Impulse überführt. Durch die Stellungen "ein" oder "aus" des Schalters 6 wird mit einem Schaltkreis 8 zur Richtüngsunterscheidung der Richtungssinn der Drehung festgestellt. Ein entsprechendes Eingangssignal wird dem Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor zugeführt. Der Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor treibt' den Stellmotor 10 mit einer Geschwindigkeit und mit einem Drehsinn an, die durch die Pulsfrequenz der vom Strom-Frequenz-Wandler 7 erzeugten Impulse und das Richtungssignal des Schaltkreises 8 für die Richtungsunterscheidung festgelegt sind. Mit dem Stellmotor 10 wird ein drehbarer Träger 18 bewegt. Es ist erforderlich, dass der Träger 18 nur dann gedreht werden kann, wenn die Einstellung einer maskierten Trockenplatte oder einer maskierten Unterlage bzw. eines maskierten Halbleiterplättchens erfolgen soll. Deswegen ist dem Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor ein Schalter so vorgeschaltet, dass nur in der Stellung "ein" des Schalters 16 der Stellmotor 10 von dem Antriebsschaltkreis 9 für den Stellmotor betätigt werden kann. Ausserdem ist ein Schalter bzw. Taster 17 vorgesehen, der in seiner Stellung "ein" nur einen Stromstoss oder einen Impuls dem Stellmotor 10 aufprägt. Der Drehsinn der Rotation ist durch den Schalt-supplies the light source 1 is fed, which can be, for example, a light-emitting diode. The light of the light source 1 shines through the filter 2 and falls on the light receiver 3. The photocurrent of the light receiver 3 is converted into pulses with a current-frequency converter 7. By the "on" or "off" positions of the switch 6 are determined by a circuit 8 for differentiating the direction of rotation. A corresponding input signal is fed to the drive circuit 9 for the servomotor. The drive circuit 9 for the servomotor drives' the servomotor 10 at a speed and with a direction of rotation that is determined by the pulse frequency of the current-frequency converter 7 generated pulses and the direction signal of the circuit 8 set for the directional differentiation are. A rotatable carrier 18 is moved with the servomotor 10. It is necessary that the carrier 18 only Can be rotated when setting a masked dry plate or underlay or a masked semiconductor wafer is to take place. Therefore, the drive circuit 9 for the servomotor is a switch upstream so that only in the "on" position of the switch 16, the servomotor 10 of the drive circuit 9 for the servomotor can be operated. In addition, a switch or button 17 is provided, which in its "on" position only impresses a current surge or a pulse on the servomotor 10. The direction of rotation of the rotation is determined by the switching

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kreis 8 für die Richtungsunterscheidung festgelegt.Circle 8 is set for the differentiation of direction.

In der eben beschriebenen Vorrichtung wird die Impulsfrequenz, die man durch die Drehung des Knopfes 14 um seinen Mittelpunkt erhält und das Signal, das den Drehsinn repräsentiert, dem Stellmotor 10 zugeführt und man erhält einen Bewegungsablauf, der dem Prinzip,das im Zusammenhang mit Figur 2 besprochen wurde, entspricht.In the device just described, the pulse frequency obtained by rotating the knob 14 around his Receives center point and the signal that represents the direction of rotation is fed to the servomotor 10 and one receives a Movement sequence that is related to the principle that is related to Figure 2 was discussed, corresponds.

Die Figur 8 zeigt die Relativstellung eines Filters 2, das in Pfeilrichtung um die Welle 12 eines 0-Manipulators drehbar ist. Ausserdem ist ein feststehender Lichtempfänger 3 gezeigt. Der Abschnitt 2T des Filters 2 ist lichtundurchlässig. Der Abschnitt 2' ist nur für eine so kleine Lichtmenge durchlässig, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3 nur die Stärke A besitzt. Der Abschnitt 2·' kann von ei·* ner so grossen Lichtmenge durchstrahlt werden, dass der erhaltene Photostrom das 10-fache des Photostroms beträgt den man bei Durchstrahlung des Abschnittes 2· erhält. Die Stärke dieses Photostroms beträgt daher 1OA. Die Photoströme, die man bei Durchstrahlung der Filterabschnitte erhält, die zwischen dem Abschnitt 2» und dem Abschnitt 2" liegen, ändern sich bei Drehung des Filters kontinuierlich von einer Photostromstärke A bis zur Photostromstärke 1OA. Falls mit der PhotoStromstärke A der Strom-Frequenz-Wandler 7 eine Impulsfrequenz P1 erzeugt, so kann mit der Anordnung jede Im-FIG. 8 shows the relative position of a filter 2 which can be rotated in the direction of the arrow about the shaft 12 of a 0-manipulator. A fixed light receiver 3 is also shown. The section 2 T of the filter 2 is opaque. The section 2 'is only permeable to such a small amount of light that the photocurrent of the light receiver 3 only has the strength A. The section 2 'can be irradiated with such a large amount of light that the photocurrent obtained is 10 times the photocurrent obtained when the section 2 is irradiated. The strength of this photocurrent is therefore 10A. The photocurrents that are obtained when the filter sections are irradiated between the section 2 "and the section 2" change continuously from a photocurrent strength A to a photocurrent strength of 10A when the filter is rotated. Converter 7 generates a pulse frequency P 1 , so with the arrangement any im-

209S8S/Ü89 5209S8S / Ü89 5

pulsfrequenz erhalten werden, die zwischen P1 und 1OP1' liegt. Damit ist es möglich, die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit zu steuern, die dem Stellmotor 10 zugeführt werden,und dementsprechend ist die Rotationsgeschwindigkeit des Stellmotors 10 zu steuern.pulse frequency can be obtained, which is between P 1 and 1OP 1 '. It is thus possible to control the number of pulses per unit of time which are fed to the servomotor 10, and the rotational speed of the servomotor 10 is to be controlled accordingly.

Figur 9 zeigt Relativstellungen der magnetischen Abschirmplatte bezüglich eines Schalters 6. In der Figur 9a befindet sich der Knopf 14 in seiner Ruhestellung und die Stellung des Schalters 6 ist "aus". In Figur 9b wurde der Knopf 14 in Richtung des Pfeiles X gedreht. Damit befindet sich der Schalter 6 in seiner Stellung "ein", womit der Richtungssinn der Rotation' leicht festgestellt werden kann.FIG. 9 shows relative positions of the magnetic shielding plate with respect to a switch 6. Located in FIG. 9a the button 14 is in its rest position and the position of the switch 6 is "off". In Figure 9b the knob 14 is rotated in the direction of the arrow X. The switch 6 is thus in its "on" position, which means the direction of rotation 'can easily be determined.

Die Figur 10 zeigt den wesentlichen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels. Ein Filter 2 reflektiert das Licht einer feststehenden Lichtquelle 1. Wird das Filter 2 bewegt, so ändert sich die Menge des reflektierten Lichtes kontinuierlich oder stufenweise. Ein Lichtempfänger 3 ist so im Lichtweg des reflektierten Lichtes angeordnet, dass seine lichtempfindliche Oberfläche einen rechten Winkel mit der optischen Achse des reflektierten Lichtes bildet. Daraus resultiert, dass der Photostrom des Lichtempfängers 3 sich kontinuierlich oder angenähert kontinuierlich ändert. Nach einer Strom-Frequenz-Wandlung des Photostromes können Betriebs-FIG. 10 shows the essential part of another exemplary embodiment. A filter 2 reflects the light from a fixed light source 1. If the filter 2 is moved, so the amount of reflected light changes continuously or gradually. A light receiver 3 is in the light path of the reflected light arranged so that its photosensitive surface is at right angles with the optical Forms the axis of the reflected light. As a result, the photocurrent of the light receiver 3 increases continuously or approximately continuously changes. After a current-frequency conversion of the photocurrent, operating

20988S/089520988S / 0895

schritte entsprechend dem im Zusammenhang mit Figur 2 "besprochenen Prinzip durchgeführt werden.steps corresponding to that discussed in connection with FIG. 2 ″ Principle to be carried out.

In Jedem der Ausführungsbeispiele die in Figur 11 und 12 gezeigt sind, ist eine lichtemittierende Diode, beispielsweise eine Lumineszensdiode 1, ein Lichtempfänger 3 und ein Filter 2 angeordnet. Die Menge des das Filter 2 durchscheinenden oder vom Filter 2 reflektierten Lichtes ändert sich plötzlich sehr stark und mittels des plötzlichen Unterschieds in der Stärke des Photostroms des Lichtempfängers 3 kann ein "ein-aus"-Signal für die Vorzeichenfeststellung der Bewegungsrichtung oder des Drehsinns erhalten werden.In each of the embodiments shown in Figures 11 and 12, there is a light emitting diode, for example a light emitting diode 1, a light receiver 3 and a filter 2 are arranged. The amount of the filter 2 translucent or light reflected from the filter 2 suddenly changes very greatly and by means of the sudden difference in the strength of the photocurrent of the light receiver 3 can be an "on-off" signal for determining the sign the direction of movement or the sense of rotation can be obtained.

Die. Figuren 13a, 13b und 13° zeigen Einzelheiten der oben erwähnten optischen Filter. Die Figur 13a zeigt einThe. Figures 13a, 13b and 13 ° show details of the optical filter mentioned above. Figure 13a shows a

Filter,das eine photographische Trockenplatte oder ein photographischer Film ist. In der Figur ist das Filter zwischen einer lichtemittierenden Diode und einem Lichtempfänger 3 angeordnet. Bewegt sich die lichtemittierende Diode 1 und der. Lichtempfänger 3 aus der Stellung 3 in die Stellung 31 relativ zum Filter 2, d.h. in der Richtung X, so wächst die Menge des durchgelassenen Lichtes um den Faktor 10. Bei einer Bewegung in die Richtung Y bleibt die Menge des durchgelassenen Lichts konstant. Ein Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Stellung in X-Richtung relativFilter, which is a photographic dry plate or photographic film. In the figure, the filter is arranged between a light-emitting diode and a light receiver 3. Moves the light emitting diode 1 and the. Light receiver 3 from position 3 to position 3 1 relative to filter 2, ie in direction X, the amount of transmitted light increases by a factor of 10. When moving in direction Y, the amount of transmitted light remains constant. A diagram shows the relationship between the position in the X direction relative

209 88 5/0895209 88 5/0895

zum Filter 2 und der zugehörigen Stromstärke des Lichtempfängers. Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass die Photostromstärke der Stellung in der X-Richtung proportional ist. Die Durchlässigkeitsdichte eines photographischen Filmes oder einer photographischen Trockenplätze ist durch den dekadischen Logarithmus des Kehrwertes des Durchlässigkeitsgrades T gegeben: log1Q 1/T. Es ist schwierig,die Dichte des Filters kontinuierlich oder stufenweise so zu ändern, dass man Proportionalität zwischen der Relativstellung in X-Richtung des Filters und der entsprechenden Photostromstärke des Lichtempfängers erhält, wie sie im Diagramm der Figur 13a gezeigt ist. Zur Abhilfe kann ein Lichtempfänger mit einer grösseren lichtempfindlichen Oberfläche und folgende Filteranordnung eingesetzt werden: Die Figur 13b zeigt, dass die Breite der schwarzen und weissen Streifen verändert wird, um die effektive Lichtdurchlässigkeit in X-Richtung zu ändern. Bei einem solchen Filter ist es sehr leicht Proportionaliät zwischen der Relativstellung in X-Richtung des Filters und der entsprechenden Photostromstärke des Lichtempfängers einzuhalten. Ausserdem lässt sich die Charakteristik des Filters gleichförmig gestalten. Die Figur 13c zeigt ein Filter, das in folgender Weise hergestellt ist: Ein harter Chromüberzug wird auf eine Glasplatte gelegt und dieser Chromüberzug wird mit einer licht-! empfindlichen Schicht versehen. Nach Belichtung und Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird die Chrom-to filter 2 and the associated current intensity of the light receiver. It can be seen from the diagram that the photocurrent strength is proportional to the position in the X-direction. The transmission density of a photographic film or a photographic drying place is given by the decadic logarithm of the reciprocal value of the degree of transmission T: log 1Q 1 / T. It is difficult to change the density of the filter continuously or in steps in such a way that proportionality is obtained between the relative position in the X direction of the filter and the corresponding photocurrent strength of the light receiver, as shown in the diagram in FIG. 13a. To remedy this, a light receiver with a larger light-sensitive surface and the following filter arrangement can be used: FIG. 13b shows that the width of the black and white stripes is changed in order to change the effective light transmission in the X direction. With such a filter, it is very easy to maintain proportionality between the relative position in the X direction of the filter and the corresponding photocurrent strength of the light receiver. In addition, the characteristics of the filter can be made uniform. Figure 13c shows a filter that is made in the following way: A hard chrome coating is placed on a glass plate and this chrome coating is light! sensitive layer. After exposure and development of the light-sensitive layer, the chrome

20988S/Ü89520988S / Ü895

schicht geätzt und nach diesem Arbeitsgang erhält man bereits das fertige Filter. In der Figur zeigen die gestrichel-r ten Flächen die Chromstreifen, wobei die gesamte Chromschicht aufgedampft wurde. Das Muster besitzt die gleiche Konfiguration wie das der Figur 13*> Proportionalität zwischen der relativen Stellung in X-Richtung des Filters und dem Photostrom ist gewährleistet, wobei der Photostrom durch das Licht der Lichtquelle erhalten wird, das vom Filter reflektiert wird und auf den Lichtempfänger trifft. In der Y-Richtung bleibt die Photostromstärke unverändert.layer etched and after this operation you already get the finished filter. In the figure, the dashed r th surfaces the chrome strips, whereby the entire chrome layer was vapor-deposited. The pattern has the same configuration like that of Figure 13 *> Proportionality between the relative position in the X-direction of the filter and the photocurrent is guaranteed, the photocurrent being through the light the light source is obtained, which is reflected by the filter and hits the light receiver. In the Y direction the photocurrent remains unchanged.

Figur 14 zeigt die Bedienung, eines erfindungsgemässen Manipulators. Die Zeichnung zeigt Bedienungspulte 19. und 19' für einen X-Y- und einen θ-Manipulator. Mikroschalter 16 und 16· sind angeordnet, mit denen die Stellmotoren für die Zeitspanne eingeschaltet werden können, die man zur Einstellung der maskierten Trockenplatte und der maskierten Unterlage benötigt. Ausserdem sind Mikroschalter 17 und 17' vorgesehen, um den Stellmotoren nur einen Stromstoss oder einen Impuls zuführen zu können." Der Betriebsführer 20 bewegt mit seiner rechten Hand den Knopf 14 des X-Y- Manipulators in eine willkürliche Stellung in Richtung der Pfeile und schaltet den Mikroschalter 16j^in um eine Einstellung der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage in der X-Y-Ebene durchzuführen. MJLt seiner linken Hand dreht der Betriebsführer 20 ausserdem den Knopf 14· des Θ-Mani-FIG. 14 shows the operation of a manipulator according to the invention. The drawing shows control panels 19 and 19 'for an X-Y and a θ manipulator. Microswitch 16 and 16 · are arranged with which the servomotors can be switched on for the period of time that is required for setting the masked drying plate and the masked base are required. In addition, microswitches 17 and 17 'are provided, in order to be able to supply the servomotors only with a current surge or an impulse. "The operator 20 moves with his right hand the button 14 of the X-Y manipulator in an arbitrary position in the direction of the arrows and switches the microswitch 16j ^ in to a setting of the masked dry plate or the masked base in the X-Y plane. MJLt turns his left hand the operator 20 also presses the button 14 of the Θ-Mani-

2 0 Β 8 8 b / ü 8 9 b2 0 Β 8 8 b / ü 8 9 b

pulators in die Richtungen der Pfeile und schaltet den Mikroschalter 16· ein, wenn er eine Einstellung der maskierten Troekenplatte oder der maskierten Unterlage in der θ -Drehrichtung durchführen will. Es ist daher möglich, die Arbeitsschritte gleichzeitig mit beiden Händen durchzuführen. pulators in the directions of the arrows and turns on the microswitch 16 · when there is a setting of the masked Troekenplatte or the masked base wants to perform in the θ direction of rotation. It is therefore possible carry out the work steps with both hands at the same time.

Bei einem herkömmlichen, mechanischen Manipulator ist eine Einstellung der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage nicht mit einer verkleinerten Bewegung des Knopfes des Manipulators möglich. Aus diesem Grunde war das sehr genaue Einstellen einer maskierten Trockenplatte oder einer maskierten Unterlage praktisch unmöglich und aus mechanischen Gründen war es sehr schwierig eine Einstellung durchzuführen, wenn grosse Entfernungen zwischen aufeinanderfolgenden Stellungen der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage zu überwinden waren. Ausserdem ist bei mechanischen Manipulatoren der Mechanismus für eine Einstellung in der X-Y-Richtung völlig verschieden vom Mechanismus für eine Einstellung in der θ -Richtung und die Methoden zur Grob- und Feineinstellung sind ebenfalls völlig unterschiedlich. Mechanische Manipulatoren.besitzen daher den Nachteil einer komplizierten Betriebsweise und benötigen viel. Zeit für eine Einstellung. Mit dem erfindungsgemässen Manipulator sind die Nachteile der mechanischen Manipulatoren dadurch überwunden, dass eine Geschwindig-In a conventional mechanical manipulator, an adjustment of the masked dry plate or the masked Underlay not possible with a reduced movement of the manipulator button. For this reason it was very precise adjustment of a masked dry plate or a masked base practically impossible and from mechanical For reasons it was very difficult to make an adjustment when there were long distances between successive Positions of the masked drying plate or the masked base were to be overcome. Also is in the case of mechanical manipulators, the mechanism for setting in the X-Y direction is completely different from the mechanism for adjustment in the θ direction and the coarse and fine adjustment methods are also complete different. Mechanical manipulators. Therefore have the disadvantage of a complicated operation and require a lot. Time for an adjustment. With the inventive Manipulator, the disadvantages of mechanical manipulators are overcome by the fact that a speed

20988h/U89b20988h / U89b

keitssteuerung des Stellmotors mit einem elektro-optisehen System durchgeführt wird. Mit dem erfindungsgemässen Manipulator kann eine Einstellung mit hoher Genauigkeit, die geringer als 0,5 /um ist, erhalten werden und bei dieser Einstellung kann die Bewegung des Knopfes des Manipulators klein sein, so dass eine verkleinerte Ausführungsform mit geringem Gewicht verwendet werden kann.control of the servomotor with an electro-optical System is carried out. With the manipulator according to the invention, a setting with high accuracy, the lower than 0.5 / µm can be obtained and at this setting the movement of the button of the manipulator can be small, making a scaled-down embodiment with light weight can be used.

Ausserdem wird bei dem erfindungsgemässen Manipulator eine Geschwindigkeitssteuerung des Stellmotors vorgenommen, so dass eine Feineinstellung in kurzer Zeit auch dann erhalten werden kann, wenn die aufeinanderfolgenden Relativstellungen der maskierten Trockenplatte oder der maskierten Unterlage weit voneinander entfernt sind. Wegen des elektrooptischen Systems kann der Betriebsführer mit Fernsteuerung arbeiten. Daher kann mit einer überwachenden Fernsehkamera der Einfluss von Staub vermieden werden, der vom Betriebsführer herrührt, und die Anstrengung des Betriebsführers wird vermindert. Es ist zu betonen, dass der erfindungsgemässe Manipulator nicht nur zur Herstellung integrierter Schaltkreise sondern auch zur Einstellung von Mikroskopen, Projektoren, Messinstrumenten usw. verwendet werden kann, wobei die Vorteile der Fernsteuerung erhalten bleiben, die darin liegen, dass schädliche Beeinflussungen durch den Betriebsführer ausgeschaltet sind. Möglich ist es auch,Gleichspannungsmotoren unterschiedlicher Art· anstelle eines mit Stromimpulsen betriebenen Motors zu verwenden. In addition, the manipulator according to the invention controls the speed of the servomotor so that a fine adjustment can be obtained in a short time even if the successive relative positions of the masked drying plate or the masked base are far apart. Because of the electro-optical system, the operator can work remotely. Therefore, with a surveillance television camera, the influence of dust originating from the operator can be avoided and the operator's strain is reduced. It should be emphasized that the manipulator according to the invention can be used not only for the production of integrated circuits but also for setting microscopes, projectors, measuring instruments, etc., whereby the advantages of remote control are retained, which are that harmful influences by the operator are eliminated are. It is also possible to use DC motors of different types instead of a motor operated with current pulses.

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Claims (2)

Patent-(Schutz-)AnsprüchePatent (protection) claims Manipulator, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtquelle (1) und wenigstens ein Lichtempfänger (3) vorgesehen sind, dass im Lichtweg zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger ein optisches Filter (2) angeordnet ist, das seinen Absorptionsgrad oder seinen Reflexionsgrad kontinuierlich oder stufenweise ändert und mit dem die auf den Lichtempfänger auftreffende Lichtmenge kontinuierlich oder stufenweise änderbar ist, dass das Ausgangssignal des Lichtempfängers in Impulse umwandelbar ist, deren Frequenz proportional zur Grosse des Ausgangssignals ist und mit denen eine Geschwindigkeitssteuerung eines Stellmotors (10) kontinuierlich durchführbar ist, und dass eine Unterscheidung der Bewegungsrichtung vorzunehmen ist, wozu ein Permanentmagnet (4) und ein Schalter (6) oder eine Lichtquelle (1, Fig. 11, Fig. 12), ein Lichtempfänger (3, Fig. 11, Fig. 12) und ein optisches Filter (2, Fig. 11, Fig. 12^ das seinen Absorptions- oder Reflexionsgrad sprunghaft ändert, vorgesehen sind.Manipulator, characterized in that at least one light source (1) and at least one light receiver (3) it is provided that in the light path between a light source and a light receiver an optical Filter (2) is arranged that its degree of absorption or its degree of reflection continuously or in stages changes and with which the amount of light hitting the light receiver continuously or in steps it can be changed that the output signal of the light receiver can be converted into pulses, the frequency of which is proportional to the size of the output signal and with which a speed control of a servomotor (10) can be carried out continuously, and that a distinction the direction of movement is to be made, including a permanent magnet (4) and a switch (6) or a Light source (1, Fig. 11, Fig. 12), a light receiver (3, Fig. 11, Fig. 12) and an optical filter (2, Fig. 11, Fig. 12 ^ that its degree of absorption or reflection changes by leaps and bounds are provided. 2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicznet, dass bei Fernbedienung über eine Überwachungsfernsehkamera eine höchst genaue Einstellung in kürzester Zeit2. Manipulator according to claim 1, characterized gekennzeicznet, that with remote control via a surveillance television camera, a highly accurate setting in the shortest possible time 209885/0895209885/0895 auch bei einer grossen Abweichung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stellungen durchführbar ist.even if there is a large discrepancy between two consecutive ones Positions is feasible. 2 0 9i b 8. b / ü 8 9 52 0 9i b 8. b / ü 8 9 5 Lee rseiteLee r side
DE2234154A 1971-07-15 1972-07-12 Manipulator, especially for the manufacture of integrated circuits Expired DE2234154C3 (en)

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